Каллус- ұлпа, өсімдік клеткаларының ретсіз бөлінуінің нәтижесінде пайда болады

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

мамандығына арналған

«АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫ ӨСІМДІКТЕР БИОТЕХНОЛОГИЯСЫ» ПӘНІНЕ АРНАЛҒАН
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

СЕМЕЙ –2011

МАЗМҰНЫ

1. 
   Глоссарий
   
2. 
   Дәрістер
   
3. 
   Тәжірибелік және зертханалық сабақтар
   
4. 
   Курстық жоба және дипломдық жұмыс
   
5. 
   ОСӨЖ
   

1. 
   Интрон –ДНК мағыналы кодтардың араларында кездесетін мағынасыз нуклеотид тізбектері, прсессинг нәтижесінде рестриктаза ферментінің әсерімен интрон үзіліп түсіп қалып отырады да, қалған мағаналы тізбектерден пісіп жетілген информациялық РНК түзіледі.
   
2. 
   Каллус- ұлпа, өсімдік клеткаларының ретсіз бөлінуінің нәтижесінде пайда болады.
   
3. 
   Кариотип – организімдегі хромосомаларына тән белгілерінің жиынтығы, ол хромасомалар саны, пішіні, мөлшері, өлшемі, морфологиялық ерекшелігімен ерекшеленеді.
   
4. 
   Клетка циклі – клетканың бір бөлінуінен екінші рет бөлінуіне дейінгі клеткада жүретін тіршілік процестерінің жүйесі, ол митоздан (миоздан) және интерфазадан тұрады.
   
5. 
   Клеткалар популяциясы- жасанды қоректік ортада өсірілген клеткалардың жиынтығы.
   
6. 
   Клеткаларды мұздатып сақтау- мұздатып алып өте төменгі -196 С температурада сақтау.
   
7. 
   Клетка генерациясының мерзімі- клетканың кезекті екі бөліну арасындағы мерзім.
   
8. 
   Клон- қоректік ортада жалғыз бір клеткадан көбейген клеткалар.
   
9. 
   Клондау- құрамында трансформация жолымен енгізілген ДНК-ы молекуласы бар, бактериялық клеткаларды қоректік агарға сеуіп, ДНК молекула қоспасын бөлу. Бір бактериялық колонияны бір клетканың ұрпағы деп түсіну керек, оның барлық клеткалары құрамында бір тиіптік рекомбинанттық ДНК молекуласы бар.
   
10. 
    Компентенция – клеткалардың, ұлпалардың, мүшелердің, организімнің индукторлық әсерді қабылдап алуға қабілеттілігі және әсер еткен факторға жауап ретінде өзінің даму бағытын өзгертуі.
    
11. 
    Комплементарлық ДНК- ферменттер қатысуымен жасанды жолмен синтезделген и РНК-ның көшірмесі. (кДНК)
    
12. 
    Генетикалық комплементация- будан клеткалар ішіндегі әрекеттесу негізінде, ақауы бар гендердің функциясын өз қалпына келтіруі.
    

Жоспар;

1. 
   Өсімдік клеткаларын өсірудің қысқаша тарихы.
   
2. 
   Биотехнологияның пән аралық байланыстары.
   
3. 
   Өсімдік клеткаларының тотипатенттілігі.
   
4. 
   Өсімдк клеткаларын қоректік ортада өсіру жолдары.
   

Өсімдіктер биотехнологиясы ғылым ретінде ботаниканың негізінде пайда болып алғашында биотехнологиялық процесстерді баяндау жолымен түсіндірілді. Физикалық-химиялық зерттеулердің әдістерінің пайда болуына байланысты бұл ғылым дамып, өсімдіктерде өтетін процестерді тәжірибе негізінде зерттейді. Өсімдіктер биотехнологиясының табыстары ең алдымен физика мен химия саласындағы жаңалықтарға байланысты болды. Бұл ғылымдардың жетістіктері биотехнологиялық процестерді молекулалық деңгейде зерттеп, білуге жәрдемдесетін әдістерді жасап шығаруға мүмкіндік берді. өйткені физиологиялық функциялар негізінде биохимиялық реакциялар жатады. Ауорганизмді құратын заттардың қасиеттері олардың физикалық құрылымына байланысты. Элементтік және молекулалық құрам организм құрылысына, құрылым функциясы атқаруына байланысты. Химия мен физиканың, биохимия мен биофизиканың енуі ғылымның жаңа салалары биотехнологияның пайда болуына мүмкіндік туғызды.

Тотипатенттілік деген –клетканың өзіне тән генетикалық потенциялын толық жүзеге асыру қасиеті. Тотипатенттілік қасиет туралы гипотеза белгілі ғалым Г.Габерландтың есімімен байланысты.

Өсімдіктің жеке клеткасы жасанды ортада өздігінене дами алады. Мұндай тәжірибені алғашқы рет 1902 жылы Габерлант жүргізді, ал 1930 жылы Уайт оқшауланған тамырларды жасанды ортада өсіріп, олардың дамуын байқады. Осы әдіспен сәбіз тамырынан бөліп алған бөліктерді жасанды стирильді ортада жетілдіру арқылы каллус ұлпасы өсірілді. Каллус тек біріңғай паренхима клеткаларынан тұрады. Бұл факторлардың әсерімен каллус дифференциацияланып, одан әрі түрлі тканьдер пайда болады. Каллусты өсіру арқылы клеткалардың өсуіне, дамуына қажетті қоректік заттар, витаминдер мен гармондардың әсерлері зерттеледі.

Іn vitro жағдайында өсірілетін ұлпа –каллус. Каллус деп клеткалардың ретсіз бөлінуі салдарынан пайда болған диференцияланбаған клеткалардан тұратын ұлпаны айтады. Клеткаларды агары бар қатты немесе сұйық қоректік ортада өсіреді. Жеке клеткаларды немесе кішігірім клеткалар топтарын арнаулы апараттарды қолданып, олардың аэрациясы мен араластыруын қамтамасыз ете отырып сұйық ортада өсіруді клеткалық суспензия деп атайды.

Клеткалардан ферменттердің әсерімен протопластарды бөліп алу және оларды өсіру әдісі елеулі бір тарихи кезең болады. Себебі протопластарды өсіру өсімдктер биотехнологиясының клеткалық және гендік инженериясы деген маңызды бағыттардың негізін қалады. Биотехнология биологиялық процестер мен обьектілерді пайдалануға негізделген, экономикалық жағынан тиімді де маңызды заттарды өндіру және жоғары өнімділігі бар организмдерді шығаратын ғылыммен өндірістің жаңа бағыты. Өсімдік биотехнологиясы жалпы биотехнологияның күрделі бір саласы. Оның негізінде өсімдік клеткаларын жасанды қоректік ортада өсіру әдістері жатады.

1. 
   Клеткаларды өсіру дегенімізді қалай түсінесіз?
   
2. 
   Клеткалардың тотипатенттілігі деген не? Кім бірінші болып осы туралы ой қозғады?
   
3. 
   Каллус деген не? Регенерант өсімдік қайдан шығады?
   
4. 
   Клеткалық суспензия деп нені айтады?
   
5. 
   Өсімдіктер клеткаларын өсіру әдістерін дамытуға өз үлестерін қосқан ғалымдар кімдер?
   
6. 
   Биотехнология деген не?
   

1. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
2. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
3. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

1. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
2. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
   
3. 
   Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
   
4. 
   Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
   

1. 
   Өсімдік клеткаларын іn vitro жағдайында өсіру
   
2. 
   Қоректік орталар
   
3. 
   Клеткаларды өсіруге қажетті жағдайлар
   
4. 
   Каллуст ыалу және оны өсіру
   
5. 
   Клеткаларды сұйық қоректік ортада өсіру
   

Клеткаларды өсірге арналған қоректік орталардың құрамы өте күрделі. Олардың құрамына макро және микроэлементтер, көмірсулар, витаминдер, аминқышқылдары, фитогармондар кіреді. Клеткаларды нәтижелі өсіру үшін ең алдымен лайықты қоректік орта қажет. Клеткаларға әсер ететін сыртқы факторлар: температура, жарық, осмос қысымы, оттегі.

Калллуыс ұлпасы клеткалардың ретсіз бөлінуі арқасында пайда болады. Каллустың туындауы және әрмен қарай өсуі фитогармондармен реттеледі. Каллус ұлпасын 3-4 апта сайын жаңа қоректік ортаға көшіріп отырып, өте ұзақ уақыт өсіруге болады. Ал қоректік ортаның құрамын өзгертіп, морфогенездің нәтижесінде регенерант өсімдікті алуға болады.

Клеткалар суспензиясы деген жеке клеткаларды немесе олардың кішігірім топтарын аэрациясы мен араластыруын қамтамасыз етіп сұйық ортада өсіру. Сұйық ортада өскен клеткалар агарлы қатты ортада өсірген клеткалармен салыстырғанда, қоректік заттармен және оттегімен жақсы қамтамасыз етіледі. Жеке клеткаларды борпылдақ каллустан сұйық ортада шайқап шығарып алады. Клеткалардың суспензияда ең лайықты тығыздығы бір милллилитрде 10⁵-10⁶ клетка шамасында болуы керек.

Клеткаларды сұйық ортада өсірудің екі әдісі бар: қорландырып мерзімді өсіру, ағынды ортада үзіліссіз өсіру. Өсімдік клеткаларын сұйық ортады өсіргенде микроорганизмдерге арналған технология мен апараттар қолданылады. Клеткалар суспензиясын өсіру биореакторда (ферменттерде) хемостат және турбидостат принциптері арқылы жүргізіледі.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Клеткаларды өсіру үшін қандай жағдайлар қажет?
   
2. 
   Қоректік ортаның құрамына қандай заттар кіреді?
   
3. 
   Өсімдікті заласыздандыратын заттар.
   
4. 
   Диференциациалану және дедиференцациялану деген не?
   
5. 
   Клеткалар суспензиясы қалай алынады?
   
6. 
   Сұйық ортада өсетін клеткалардың қатты ортада өсетін клеткалармен салыстырғанда нендей артықшылығы болады?
   
7. 
   Сұйық ортада клеткалар суспензиясын өсірудің тәсілдері?
   

4. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
5. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
6. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

5. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
6. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
   
7. 
   Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
   
8. 
   Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
   

1. 
   Өсімдіктерді клондық көбейтудің пайдасы.
   
2. 
   Клондық көбейтудің әдістері
   
3. 
   Микрокөбейту процесінің кезеңдері
   
4. 
   Өсімдіктердің клондық микрокөбеюіне әсер ететін факторлар
   
5. 
   Клондық микрокөбейту әдісін қолдану және оның болашағы.
   

Клондық микрокөбейту –өсімдіктерді іn vitro жағдайында жыныссыз жолмен көбейту. Пайда болған клон өсімдіктер бастапқы өсімдікпен генетикалық жағынан бірдей болады. Клондық микрокөбейту әдісінде дағдылы вегетативтік жолмен көбейтумен салыстырғанда бірталай артықшылықтары бар. Оның ішінде ең маңыздыларының көбею коэффициенттері өте жоғары және өсімдіктерді вирустармен патогендік микроорганизмдерден тазарту. Клондық микрокөбейту әдістері іn vitro жағдайында қолтық бүршік мерисистемаларын өсіруге және басқа экспланттардан өсіруге негізделген.

Жасанды тұқым деп- даму кезеңдері бірдей жасанды қабықшалармен қапталған, эмбриоидтарды айтады. Қабықшалар эмбриоидтарды және ұзақ уақыт аралығында тіршлік қабілетін сақтауын қамтамасыз етеді.

Бірінші типтегі өсімдіктер тұтас өсімдікте бұрыннан бар меристемаларды (сабақтың ұшы, қолтық және бұйыққан бүршіктерін) активтендіру арқылы алынған. Меристемадан пайда болған бұл өсімдікттер генетикалық жағынан ата-аналық формаларымен бірдей, себебі меристемалар көпшілік жағдайда генетикалық тұрақтылығын сақтайды. Өсімдіктің екінші типі бүршіктер мен эмбриоидтардың пайда болуын индукциялау арқылы алынады.

1. 
   тікелей экспланттың маманданған ұпаларынан (репродуктивтік мүшелер ұлпаларынан, эпидермистен, субэпидермалық ұлпалардан, жапырақ қабыршағы мезофилінен т.б.)
   
2. 
   эксплант клеткаларынан түзілген бастапқы каллустан;
   
3. 
   басқа ортаға көшіріп отырғызылған каллустан.
   

1. 
   Өсімдіктерді бастапқы ұлпалардың экспланттарын in vitro өсіру. Бұл кезеңде қоректік ортада инфекциядан таза ұлпаларды өсіріп, олардың тіршілігін сақтап, экспланттардың тез өсуіне қол жеткізу керек. Өсімдіктерді көбейтуде жетістікке жету, эксплантты дұрыс таңдап алудан басталады, бұл кезде донорлық өсімдіктің өсу фазасы және өсу жағдайларын ескеру қажет.
   
2. 
   Нақтылы микрокөбейту кезеңі, яғни эксплантта бастама клеткалар (инициальдар) санын көбейтіп, олардын өркендердің пайда болуына жағдай жасау.
   
3. 
   Көбейтілген өркендерді тамырландыру және оларды сақтау. Бұл кезде тамыр жүйесінің қалыпты өсуіне тлық жағдай жасалады, қоректік ортаға тамыр пайда болуына жауапты фактор ауксин қосылады. Одан кейін өсімдіктерді топыраққа отырғызуға дайындау басталады немесе сақтау үшін төмен температуражағдайына ауыстырады. Онда өсімдіктің өсуі тежеліп, оны ұзақ уақыт сақтап, қажет уақытта пайдалануға болады.
   
4. 
   Өсімдіктерді топыраққа отырғызу. Алдын ала өсімдіктерді бұған бейімдеу жұмыстары жүргізіледі, олардың патогендік микрооргнаизмдерге және сыртқы ортаның қолайсыз факторларына тұрақтылығын арттырады. Әдетте ауа ылғалдылығын жоғарылатады және жарық қарқындылығын арттырады, өсімдік гетеротрофтық қоректенуден автотрофты қоректенуге көшеді. Бұл барлық жұмыстың жетістікке жетуін қамтамасыз ететін өте маңызды кезең, аса ұқыптылқты талап етеді, сонымен бірге осы кезеңде алынған өсімдіктердің көп шығыны болады.
   

1. 
   Өсімдіктерді клондық микрокөбейту деп нені атайды?
   
2. 
   Клондық микрокөбейтудің нендей артықшылықтары бар?
   
3. 
   Қандай марфогенез процесінің нәтижесінде регенерант өсімдіктері пайда болады?
   
4. 
   Қолтық бүршіктерінің меристемаларының дамуы клондық микрокөбейту үшін не себептен қолайлы?
   
5. 
   Жасанды тұқым деген не?
   
6. 
   Өсімдіктерді клондық микрокөбейту технологиясы қандай кезеңдерден тұрады?
   
7. 
   Өсімдіктерді клондық микрокөбейтуге қандай факторлар әсер етеді?
   
8. 
   Клондық микрокөбейту әдісін қолдану қандай кезеңдерде ұтымды?
   
9. 
   Клондық микрокөбейтудің жетістіктерімен болашағы қандай?
   

1. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
2. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
3. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

1. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
2. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981
   

1. 
   Апикальдық меристеманы өсіру
   
2. 
   Вирус жұққан өсімдіктерді айқындау
   
3. 
   Картоптың вируссыз көшетін алу
   

Көптеген пайдалы өсімдіктер толып жатқан вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар қоздыратын ауыруларға шалдығады. Соның зардабынан жыл сайын олардың өнімдері төмендеп, сапасы нашарлайды. Клондық микрокөбейту кезінде стирильденген экспланттарды асептикалық жағдайда өсірудің арқасында өсімдіктер бактериялық және саңырауқұлақтық патогендерден сауықтырылады, бірақ сауықтырылады, бірақ сыртқы заласыздандыру эксплантты вирустан тазарта алмайды.

Вирустармен әдеттегі химиялық әдістермен күресуге болмайды, себебі олардың тіршілік әрекеті өздері ішіне енген қожа өсімдік клеткаларының метоболизімен тығыз байланысты.

Вирустар қоздыратын ауырумен күресудің негізгі жолы, ол ауырудан таза, сауықтырылған көшет алу. Соңғы кезде вирусы жоқ картоп және вегетативтік жолмен көбейетін өсімдіктерді алу үшін апикальдық меристеманы өсіру әдісімен бірге термоөңдеуді, хемотерапияны және вирустарды сарапқа салуды табысты қолданылады.

Әдеттегі вирустардан құтылу әдісінен апикальдық меристеманы өсіру әдісінің негізгі айырмашылығы мынада іn vitro жағдайында регенерант өсімдіктерді алынғанда, олар инфекцияға шалдықпайды. Бұл әдістің негізін қалаған француз ғалымы П.Лимассе мен П.Коруне. олар 1949 жылы көрсеткендей, теңбіл кеселді темекінің жапырақтарында вирустың концентрациясы өсімдіктің ұшына жақындағанда төмендеген. Өркен ұштарының, яғни апикальдық меристемалардың жартысында вирус тіпті болмаған. Апикальдық мерстеманы өсіру әдісін вегетативтік жолмен көбейетін өсімдіктерді вирус ауыруларынан сауықтыру мақсатымен практикада бірінші пайдаланған 1952 жылы Г.Морель мен К.Мартин. олар бұл әдісті георгин теңбіл вирусынан сауықтыру үшін қолданылған.

Жылумен өсіп келе жатқан өркен ұштарында вирустың көбеюі күшті тежеледі, сондықтан жаңадан пайда болған меристема клеткаларында вирустың болмауы мүмкін. Жылумен өңдеу нәтижелі болуы үшін донорлық өсімдіктерді жоғары температурада (34-40 ⁰С) өсуге жақсы жағдай жасап ұзағырақ ұстау қажет. Сол кезде жаңадан өсіп шыққан өркендердің ұштары вирустан алас болады. Бірақ барлық өсімдіктер ұзақ мерзімді жылумен өңдеуге шыдамайды. Олардың өсуі бәсең болады, басқада жағымсыз өзгерістер байқалады. Танаптық және жеміс –көкөніс дақылдарын сауықтыру үшін термоөңдеу, меристеманы өсіру және вирустық тестер арқасында сұрыптау тәсілдері қосыла аралас қолданылады.

Вирус жұққан өсімдіктерді айқындау. Жылумен өңдеп меристеманы өсіру арқылы алынған материалда вирустың бар жоғын міндетті түрде тексеру керек. Ол үшін әр түрлі әдістер қолданылады:

1. 
   Вирустық ауыруды айқындаушы өсімдіктер
   
2. 
   Серологиялық әдістер
   
3. 
   Электрондық микроскоппен көріп тану және иммуноферменттік талдау.
   

Соңғы кезде картопты сауықтыру үшін каллустарды қолданады. Каллусты қайта –қайта қоректік ортаға көшіргенде вирустардан тазарады, морфогенез процестері кезінде вирустары жоқ регенеран өсімдік алынады. Өсімдіктердің ұштарынан алынған калустарында морфогенез процессі тез өтеді. Вируствн таза материалдарды алу табысты болуы мына шарттарға байланысты:

1. 
   Өсімдікті жылумен өңдеу мүмкіншілігі
   
2. 
   Меристеманы өсіру мүмкіншілігі
   
3. 
   Вирустарды анықтайтын жақсы игерілген сезімталдылығы жоғары тестің болуы.
   
4. 
   Сауықтырылған материалдарды толық оңашалау жағдайында өсіріп көбейту
   
5. 
   Сауықтырылған материалдың мөлшері жыл сайын алғашқы материалдың мөлшері жыл сайын алғашқы материалды жаңартуға жеткілікті болуы керек.
   

1. 
   Вирустар қоздыратын ауырулармен күрескен кезде неліктен апекстің меристемасын қолданылады?
   
2. 
   Вирустық ауыруы бар өсімдікті қандай мақсатпен жылумен өңдейді?
   
3. 
   Өсімдіктердің вирустық ауыруларын анықтау әдістері.
   
4. 
   Вирусы аластатылған көшеттерді қалай көбейтеді?
   
5. 
   Картоптың сауықтырылған көшеттерін шығару технологиясы қандай?
   

4. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
5. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
6. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

3. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
4. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981
   

1. 
   Протопластарды бөліп алу
   
2. 
   Тіршілікке қажетті протопластарды алу
   
3. 
   Протопластарды культивирлеп (in vitro) өсіру
   
4. 
   Протопластардың бір бірімен құйылысып қосылуы.
   
5. 
   Сомалық будандастыру.
   

Клеткалық инженерия клеткаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы клетканың мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнология саласы.

Клетканы қайта құрастыру (реконструкция) –клетканың құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромасомаларды бір клеткадан басқа клеткаға көшіру негізінде мүлдем жаңа клетка жасау.

Протопласт бөтен ДНК- ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. ДНК клеткаға енгізіп және оның эксперсиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. Сөйтіп протопластарды бөліп алу, өсіру, қосу және оларға клеткалық оргоноиттарды және хромосомаларды, тіпті ДНК енгізу генетиктер мен селекционерлерге будан өсімдіктердің алуан түрлілігін арттыруға мүмкндік береді.

Протопласт деген ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгелдей жойылған өсімдік клеткасы. Протопластарды нәтижелі бөліп алу көптеген факторларға байланысты. Олар атап айтқанда ұлпаның шығу тегі ұлпасы, суспензиядағы клеткалар, өсімдіктердің түрлері мен сорттары, өсімдіктердің физиологиялық күиі, ферменттердің құрамы, олардың сапасы, ортаның рН және осмостық заттың түрі. Протопластардың тіршілікке икемділігін, олардың метобольиттік активілігін анықтайтын арнайы әдіс бар. Ол протоплпастардың фиуорецендиацятатпен (ФАД) боялуы.

Протопластарды in vitro түрлі тәсілдермен өсіруге болады. өсіру тәсілі тәжәрибенің мақсатына байланысты. Алдымен протопластарды қоректік ортада шайқап жуып ферменттерден тазартады. Содан соң олардың 1 мл санын есептеп алады. Жасалатын тәжірибеге байланысты олардың керек көрсеткішке жеткізеді. Ол үшін потопластарды әр түрлі көлемі бар ортаға салады. Протопластардың тығыздығын арттыру үшін оларды аз көлемді ортаға салады. Тығыздығын азайту үшін оларды қоректік ортасы мол құиылған ыдысқа көшіріледі. Протопластарды сұйық ортада өсірген кезде клеткаларды өсірген сияқты олардың тығыздығы жоғары болуы керек. Ісік ұлпалары алынған клеткаларды суспензияда өсірген кезде қоректік ортаға ауксин мен цитокин гормондары қосылмайды. Себебі бұл гормондар ісік клеткаларының өздерінде түзіледі. Ісік клеткаларынан бөліп алынған протоплпастарды суспензияда өсірген кезде қоректік ортаға міндетті түрде экзогендік ауксин мен цитокинді қосу керек. Себебі олардың өз эндогендік гормондары болмағандықтан клеткаларының қабығы болмағандықтан плазмалемадан шығып кетеді.

Протопластардың жағдайларын жақсарту үшін оларға байытылған ортаны пайдаланады. Протоплпстардың өсірудің кең тараған әдісі, оларды жоғары ылғалдылықта көлемі 20-40 мкл тамшыларда өсіру. Потопластарды тек қана сұйық ортада ғана емес қоюланған ортада да өсіруге болады. Протопластарды агары бар қатты ортада да өсіруге болады. Ол үшін протопластар суспензиясын 1,2% агары бар жылы(45⁰) көлемі бірдей ортамен араластырады. Клетка қабығы қайта пайда болып клетканың алғашқы бөлінуі үшін қоректік заттар орташа мөлшерде қажет болады. Ортаның рН жоғары болса, протопластардың күи жағдайы тіпті нашарлауы мүмкін. Протопластарды өсіру кезінде қоректік ортаны байытудың екі жолы бар. Жоғары рН қойылтылған ортаны тамшылап қосып отыру және қатты қоректік ортаны қолдану. Өсімдіктердің әр түрлерінен бөлініп алынған протопластардың өсуіне қолайлы көптеген қоректік орталар жете зерттеліп ұсынылады.

Протопластар құйылысқанда алдымен олар бір бірімен тоғысып жабысады, оны агглютинация деп атайды. Содан кейін олардың мембраналары да қосылып екі протопластан үлкен бір протопласт пайда болады. Протопластардың құиылысуы үшін химиялық және электрлік әдістерді пайдаланады.

Химиялық әдіс протопластардың құйылысуына жағдай жасайтын плозмолеманың электірлік зариядын өзгертетін заттарды суспензияға қосуға негізделген. Протопластарды жақындатып, тоғыстырудың тағы бір жолы протопластар суспензиясын капельяр арқылы өткізу. Электірлік құйылысу әдісі биік жиілігімен өзіне назар аударады. Бұл әдістін негізінде электір өрісі пайдаланады. Протопластар суспениясы екі электроттың ортасында орналасады.

Х. Борынман әріптестерімен бірге рапс протопластарында химиялық және электірлік әдістерінің салыстырмалы зеттеуін өткізді.

Протопластардың қосылуы бұл кездейсоқ құбылыс оған көптеген факторлар әсер етеді. Құйылысу жиілігі өсімдіктің түріне емес клетканың ультра құрылымына байланысты.

Клетклық инженерия әдістеріне протопластарды қосып будандастырудан басқа клеткалардың жее бөліктерінен оларды қайта құрастыру да реконструкция жатады.

Бірінші рет будан клеткалары 1960 жылдары in vitro өсіру әдісі жетілдірілгенде жануар клеткаларынан алынған жануар сомалық клеткаларын будандастыру әдісін биология мен медицинаның теориялық мәселелерін шешуге пайдаланады. Будан клеткалары биотехнологияларда кеңінен қолданылады мысалы гибридомаларжы пайдаланып моноклондық антиденелерді алу үшін. өсімдіктердің сомалық клеткаларын протопластары құйылысып, будан клеткалары алынады ал одан тоипатенттік қасиетке сүиенерегенерация будан арқылы организм шығады. Сондықтан бүл әдіс будан өсімдіктің құрамында нендей қасиеттерді паида болатынын білу үшін генетикалық талдау жасауға болады.

Көне заманнан бастап мәдени өсімдіктердің селекциясы жыныстық будандастыруға және оның нәтижесінде шыққан алуан геотиптерді сұрыптап олардың арасынан ең құндыларын таңдап алуға негізделген. Будан ата аналық формалары ртінде тек биологиялық бір түрге жататын белгілі бір организмдер белгілі бір тіркесте пайда болады.

1. 
   Клеткалық инженерия деген не?
   
2. 
   Протопластарды қалай бөліп алуға болады?
   
3. 
   Протопластардың тіршілікке икемділігі қалай анықталады? Қандай факторлар оған әсер етеді?
   
4. 
   Протопластарды қалай өсіреді?
   
5. 
   Протопластардан регенерант өсімдіктердің шығуына қандай факторлар әсер етеді?протопластардың құйылып қосылу әдістері.
   
6. 
   Протопластардың құйылып қосылу әдістері.
   
7. 
   Жыныстық будандастырумен салыстырғанда сомалық будандастырудың артықшылықтары.
   
8. 
   Сомалық будандастыруда ядролық геномның тағдыры.
   
9. 
   Сомалық будандастыруда хлоропласт пен митохондриялық гендердің тағдыры
   
10. 
    Будан клеткалар мен будан өсімдіктер қалай сұрыпталады?
    
11. 
    Сомалық будандарды генетикалық талдау әдістері.
    
12. 
    Сомалық будандарды биохимиялық талдау әдістері.
    
13. 
    Сомалық будандастыру қандай мақсаттарға жету үшін пайдаланылады?
    
14. 
    Неліктен сомалық будандастыру әдісін практикада қолдану әлі кең өріс алмай келеді?
    

7. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
8. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
9. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

9. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
10. 
    Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
    
11. 
    Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
    
12. 
    Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
    

1. 
   Басқа организмге тасымалданатын қажетті гендерді бөліп алу.
   
2. 
   Гендерді тасымалдайтын векторлар
   
3. 
   Гендерді өсімдіктерге тасымалдау әдістері.
   

Құрылымдық гендерде тек қана метобольизм өтуінің нәтижесінде түзілетін заттардың коды жазылған. Оларда ген активтілігін реттеитін бөлшек мүлдем жоқ. Сондықтан жаңа құрылымдық гендерді иеленген клеткаларда ол гендер өз бетімен тиісті қызметін атқара алмайды. гендердің клеткадағы әрекетін басқаратын репликаия және транскрипция сигналдарын оларға вектор қамтамасыз етеді. Бөтен генді клетка ішіне тасымалдап алып баратын арнаулы ДНК молекуласын вектор деп атайды. Оларға бірнеше талаптар қойыады;

1. 
   Өз алдына репликациялану
   
2. 
   Трансформацияланған клеткаларды анықтау үшін оның ерекше генетикалық белгілері болуы керек
   
3. 
   Құрамында рестиктазалар үзе алатын нуклеотиттер тізбегі болуы керек
   
4. 
   Векторлардың көлемі кішігірім болуы керек.
   

Практикада өсімдік клеткаларының трансформациясын in vitro өткізген қолайлы. Т-ДНК жүйесін қолданып бүтін өсімдіктер мен потопластарда көптеген эксперименттер жасалған. Трансплантацияланған кейбір өсімдіктердің ұрпақтары алынған. Оларға бөтен ген егізу арқасында пайда болған жаңа қасиеттер Мендель заңы бойынша тұрақты тұқым қуалайды. Вируленттілік агробактерияларды протопластармен аралас бірге өсіргенде трансформация өту үшін клетка қабығының қайта құрылуы қажет. Бұл құбылыс клетка қабығын тежейтін заттарды қолдану және де бактериялардың протопластарға қосылуын тежейтін ЭДТА қолдану арқылы дәлелденген. Осы әдістің модификациясы, ол протопластарды бактериялар дың сферопластарымен (қабығы жоқ) бірге өсіру. Осы бағытта протопластарға ПЭГ көмегімен Т-ДНҚ тікелей енгізу тәжірибелері жасалынған. Трансформацияланған клетклар гормондары жоқ ортада өсіріліп сұрыпталған.

1. 
   Агробактерия плазмидияларын вектор ретінде қолдану жолдары
   
2. 
   Хлоропластық ДНК және митохондриялық ДНК вектор ретінде қолдану.
   
3. 
   Жылжымалы генетикалық элементтерді вектор ретінде қолдану
   
4. 
   Вирустарды вектор ретінде қолдану
   

10. 
    Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
    
11. 
    Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
    
12. 
    Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
    

13. 
    Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
    
14. 
    Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
    
15. 
    Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
    
16. 
    Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
    

1. 
   Белоктардың сапасын жақсарту.
   
2. 
   Гербицидтерге төзімді өсімдіктерді жасау.
   
3. 
   Потогендер мен зиянкестерге төзімді өсімдіктер жасау.
   

Өсімдіктерде бөтен гендерді тасымалдау жөніндегі деректер 1981 жылылдан бері белгілі. Бактериялар, жануарлар, өсімдіктер гендері плазмидалық Т-ДНК-ның рестрикциялық бөліктеріне тігіліп, өсімдік геномына нәтижелі тасымалданған.

Өсімдіктер геномын гендік инженерия әдістерімен өзгертіп қайта құру мақсаты екі мәселені шешуге бағытталған.

1. 
   Трансгенозға арналған теориялық мәселелерді шешу, ал түбінде өсімдіктердің алдын ала көздеген белгілері қасиеттері бар, жаңа варианттарын шығару үшін практикалық селекцияда гендік инженерия әдістерін қолдану.
   
2. 
   өсімдіктердің ауылшаруашылығында бағаланылатын негізгі белгілері, атап айтқанда, түсімділік, тез жетілу, сабақ пен масақтың ұзындығы, дәндегі белок мөлшері, түрлі стресс факторларға төзімділік.
   

1. 
   Стрестік жағдайға өсімдіктердің төзімділігін арттыру
   
2. 
   Өсімдіктерде биологиялық молекулалық азотты сіңірудің тиімділігін арттыру
   
3. 
   Фотосинтездің тиімділігін арттыру.
   

13. 
    Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
    
14. 
    Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
    
15. 
    Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
    

17. 
    Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
    
18. 
    Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
    
19. 
    Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
    
20. 
    Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
    

1. 
   Клеткаларды мұздатып сақтау.
   
2. 
   Криосахранениялардан соң оларды рекультиверлеп бағалау
   
3. 
   Клеткаларды қайталап өсіру және оларды талдау.
   

Криопротекторлар –клеткалардың мұздап қату нүктесіннен төмендетіп, клетка ішіндегі сумен байланыстырып, клетканы механикалық және осмостық бүлінуден қорғайтын зат. Криопротекторларға диметильфрксид (ДМСО), глицерин, пропин, сахароза жатады. Сахароза жақсы табиғи прортекторлар. ДМСО клеткаға өте жақсы енеді, бұл ірі тығыз құрылымдарға, мысалы мерисистема үшін өте маңызды. Мұздатуға дайындағанда ортаға 5% ДМСО қосып өсіреді. Бұл кезде апекс бойында (ұзындығы 0,3-0,5мм) тиімді қорғайтын ДМСО рН пайда болады.

Мұздату баяу бірте-бірте жылдам өте тез, лезде өткізіледі. Баяу біртіндеп мұздатқанда температурасы 0 С дан, арасында минут 0,5-1 С төмендейді. Еріту және протепроекторлардан тазарту клеткалардың өсуін бұрынғы қалыпқа келтіру кезеңдері өте жауапты кезең.

Бақылау сұрақтары

1. 
   Гендер банкі дегеніміз не?
   
2. 
   Өсімдік клеткаларын сақтауда қолданылатын криопротекторлар
   
3. 
   Өсімдік клеткаларын мұздату мен сақтаудың маңызы
   
4. 
   Өсімдік клеткаларын еріту және криопротекторлардан тазарту жолдары
   

1. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
2. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
3. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

4. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
5. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
   
6. 
   Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
   
7. 
   Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988
   

1. 
   Гендік инженерияның алға қойған мақсаттары
   
2. 
   Қазіргі уақытта өсімдіктерден бөлініп алынатын құрылымдық гендер
   
3. 
   Трансгенді өсімдіктердің құрғақшылыққа төзімділігі
   
4. 
   Трансгенді өсімдіктердің температураға төзімділігі
   

Гендік инженерияның мақсаты әрбір дербес құрылымдық генді бір өсімдіктен басқа бағалы сорттың өсімдігіне оны одан әрі жақсарту үшін енгізу. Қазіргі уақытта молекулалаық биологияның жетістіктерінің арқасында құрылымдық гендерді таза күйінде және де жеткілікті мөлшерде бөліп шығаруға әбден болады. Бұл жұмысты өсімдіктермен өткізген өте қиын себебі өсімдіктердің геномдары өте күрделі. Оның құрамында 150 мың гендер кіреді ал соның ішінде тек 5-10% бірегей ДНК генетикалық код қызметін орындай алады, яғни 25 мың гендер құрлымдық гендер болғаны. өсімдіктер геномында функциясы белгісіз көп қайталанған ДНҚ элементтері орасан зор. Сондықтан өсімдіктердің бір белгісін кодтайтын жеке гендерін теңестіру өте қиын да ауыр жұмыс. Одан басқа бірқатар маңызды белгілер тек бір генде емес, көптеген гендерде жазылған мысалы өнімділік тез пісіп жетілу, азотты сіңіру, ортаның қолайсыз факторларына төзімділік белгілері полигендік болады. Бірақ олардың биохимиялық негіздері белгісіз.

Гендік инженерияның әзірше алға қойған мақсаты анық бір белгі жазылған қарапайым гендермен айналысу. Мысалы гербициттермен пестицидтерге төзімділік гендері тб өсімдіктің құрылымдық гендерін бөліп алу үшін гендік инженерия әдістері қолданылады.

Гендердің көптеген геномдық көшірмелері ДНҚ ның комплементарлық тізбегін кері транскриптаза көмегімен матрицалық РНҚ да синтезделу арқылы алынған. Ревертаза таза көмегімен үйлесімді и РНҚ болса көрінген дербес генді синтездеуге болады. Ал иРНҚ ны бөліп алу әдістері жақсы дайындалған. Бұдан басқа белоктың алғашқы құрылымын зерттеу әдістерінің жетілдіруі арқылы сол белокты кодтайтын генді химиялық биологиялық жолмен синтездеуге болады. Сонымен қатар ол үшін ДНК ның нуклеотид қалдықтарының ізділігін тура анықтауға қолдануға болады.

Қазіргі уақытта әр түрлі өсімдіктердің жүзден астам құрылымдық гендері бөлініп алынған және жан жақты талданған. Бұл гендерге қор белоктарының түрлі ферменттердің гендері, ыстықпен енмесе суықпен анаэробтық жағдаймен немесе патогендік микроорганизмдермен индукцияланатын гендер жатады. өсімдіктердің құрылымдық гендерінің бір бөлігі құрамы әр түрлі мультигендер болып табылады. Мысалы актин, гистон, леггемоглобин бұршақ және астық тұқымдастарының қор ретінде жиналатын кейбір белоктарының гендері. Қор белоктарының молекулалық салмағы және компоненттер саны бойынша едәуір линарлық полиморфизімді болады. Олардың құрылымыжөніндегі информация ДНҚ денгейінде аса сақталынады. Сонымен қажетті белгіні кодтайтын гендерді бөліп алу қиындығы, олардың бірегейлігінде геномында сирек кездесуіне байланысты немесе олардың хромосомаларының топтасып орналасуына байланысты.

Өсімдіктер қоршаған ортаның көптеген қолайсыз факторларына тап болады. Олар жоғары және төменгі температура ылғалдың жетіспеушілігі, топырақтың тұздануы ауаның газдануы, минералдық заттардың жетіспеушілігі немесе керсінше шектен тыс көбеюі. Бұл факторлар өте көп болғандықтан олардың қорғану жолдары да әр түрлі физиолгиялық қасиеттен құрылымдық өзгерістерге дейін. Өсімдіктердің қандайда болмасын стрес факторына төзімділік көптеген гендерге байланысты.

Өсімдіктер топырақтың тұздануына, құрғақшылыққа бейімделу кезінде осмопротекторларды синтездейді. Бұл заттар клеткада суды сіңіріп ұстауына және де макромалекулалардың бұзылмауына көмектеседі. Осмопротекторлар ретінде қанттар, спирттер, пролин және бетаин белгілі. Бетайн синтезін өсімдіктерде гендік инженерия әдісі арқылы арттыруға болады. Бактерияларда бетайн холеннен түзілу процессі холиндегидрогеназа ферментінің қатысуымен өтеді. Соның генін Ті плазмида көмегімен темекі клеткаларына енгізіп тұзға төзімді темекі өсімдіктері алынған. Осы әдіспен бактериялардың пролинді синтездейтін гендері де өсімдікке енгізілген. өсімдіктерде осы тәжірибелер нәтижесінде бетаин, пролин, мөлшері көбейіп олар тұзға қарсы әжептәуір төзімділікке иеленген.

Оттегінің супероксид анион радикалы клеткаға қауіпті, өйткені ол көптеген заттарды өте белсенді тотықтырады. Оның теріс әсерін жоятын супероксиддисмутаза (СОД) ферменті. СОД генін темекі өсімдіктеріне енгізу арқылы олардың СОД активтілігі артып оттегі радикалының зиянды әсері болмаған. Мысалы кесіп алған өсімдіктердің гүлдерінің солуы оттегінің радикалына байланысты, СОД генімен трансплантацияланған өсімдіктердің гүлдері ұзақ сақталады. Сол өсімдіктер метилвиологен гербицидке және артық жарыққа төзімділік көрсеткен.

Аязға төзімдіөсімдіктерді шығару үшін мына жанама тәсілді ескеру қажет, Pseudomonas syringae микробы өсімдік мүшелерінің сыртына жабысып тіршілік етеді. Микроорганизм ерекше бір белокты синтездейді.

Ол белок сыртқы мембранада орналасқан. Суық түске кезде осы белоктың айналасында мұз кристалдары тез пайда болады. өсімдіктің жапырақтарында сабақтарында тамырларында мұз қатып өсімдіктің үсікке ұшырауына себепші, осы аталған белок. Қатаң бақылаулардан өтікзілген көптеген тәжірибелер көрсеткендей заласыздандырылған, өсімдіктер үсікке шыдамды болады. (тіпті -6 -8 Т) аязға дейін ал микрофлорасы бар өсімдіктер -1,5 -2 С өзінде ақ үсіп кетеді. Осы микробтардың сол белокты синтездеуге қабілеті жоқ мутанттарды мұздың қатуын бәсеңдеткен сондықтан мутант микробтары бар өсімдіктер үсікке төзімді болған. Мутант бактерияларды кортоп түйіндеріне сепкен соң олар бұрынғы әдеттегі бактериялармен бәсекелесіп өсімдіктердің төзімділігін арттырған. Сондықтан гендік инженерия әдістерімен жасалынған осындай бактериялар қоршаған ортаға енгізіліп өсімдіктердің үсікке шалдығуына жол берілмеуіне мүмкіншілік туғызады.

1. 
   Басқа организмге тасымалданатын қажетті гендерді бөліп алу жолдары.
   
2. 
   Стрестік жағдайларға өсімдіктертің төзімділігін арттыру жолдары
   

1. 
   Валиханова Г.Ж Биотехнология растении. Алматы-1996ж
   
2. 
   Бутенко Р.Г Биология клеток высшых растении in vitro и биотехнологии на их основе. М. ФБК-ПРЕСС, 1999
   
3. 
   Шевелуха В.С и др. Сельскохозяиственнвя биотехнология. М., Вышая школа, 1998.
   

4. 
   Қосымша әдебиет:
   
5. 
   Бегенов А.Б., Мухитдинов Н.М., Айдосова С.С. Ботаника терминдерінің қысқаша орысша-қазақша сөздігі. Алматы, 1996.
   
6. 
   Бессчетнов П.П., Мальцев С.Н. Редкие и ценные растения Казахстана. А., 1981.
   
7. 
   Закиров М. Биология терминдерінің орысша-қазақша сөздігі., Рауан баспасы, 1991.
   
8. 
   Жизень растений. т. IV-VI. М., Просвещение, 1978-1988